PENENTUAN KINETIKA ADSORPSI UNTUK PENJERAPAN ION LOGAM Cd, Fe DAN Zn

38 Adsorpsi adalah proses dimana satu atau lebih unsur pokok dari suatu larutan fluida akan lebih terkonsentrasi pada permukaan suatu padatan tertentu adsorben [37]. Jadi persentase adsorpsi adalah suatu ukuran yang digunakan dalam proses adsorpsi untuk mengetahui seberapa banyak zat atau fluida gas atau cair yang telah dijerap oleh padatan adsorben. Dari grafik terlihat bahwa persentase adsorpsi untuk ion logam Zn paling besar dan ion logam Cd paling kecil dimana penggunaan jumlah adsorben sebanyak 1,5 gram. Sesuai dengan jenis – jenis ion logam yang telah dibahas sebelumnya maka pembahasan untuk persentase adsorpsi juga demikian. Dari penelitian yang telah dilakukan bahwa ion logam dengan nomor atom terkecil yaitu Fe memiliki persentase adsorpsi sebesar 65,0435; ion logam dengan nomor atom sedang yaitu Zn memiliki persentase adsorpsi sebesar 70,0711 dan ion logam dengan nomor atom besar yaitu Cd memiliki persentase adsorpsi sebesar 64,6667. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa interaksi adsorben dengan ion logam Fe, Cd dan Zn memiliki gaya ikatan difusi dan gaya intermolekuler. Maka pada persentase adsorpsi yang diperoleh seharusnya persentase adsorpsi untuk ion logam Fe paling besar dan untuk ion logam Cd paling kecil. Hal ini kemungkinan disebabkan ukuran dari masing – masing ion logam baik Fe, Zn dan Cd yang sesuai dengan ukuran pori adsorben dan gaya yang bekerja dalam interaksi adsorben dan ion logam. Inilah yang mempengaruhi perbedaan dari nilai persentase adsorpsi yang diperoleh dari masing – masing penjerapan ion logam.

4.4 PENENTUAN KINETIKA ADSORPSI UNTUK PENJERAPAN ION LOGAM Cd, Fe DAN Zn

Penentuan kinetika adsorpsi untuk ion logam Cd dapat dilihat pada gambar 4.7. Gambar 4.7 merupakan kurva yang menunjukkan kinetika adsorpsi untuk penjerapan ion logam Cd. Persamaan kinetika yang dipilih adalah persamaan kinetika untuk penjerapan ion logam Cd disebabkan nilai R 2 yang diperoleh lebih mendekati nilai 1 daripada persamaan kinetika yang lain. Persamaan dan nilai R 2 dari berbagai persamaan kinetika dapat dilihat pada tabel 4.6. Penelitian yang dilakukan Nuryono [38], penjerapan ion logam Zn II dan Cd II dengan adsorben abu sekam padi yang diaktifkan diperoleh persamaan Universitas Sumatera Utara 39 kinetika adsorpsi yaitu kinetika adsorpsi orde satu Lagergen. Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan digunakan persamaan kinetika orde satu Lagergen daripada persamaan kinetika Bangham. Persamaan kinetika Bangham memiliki nila R 2 yang lebih besar yaitu 0,8293. Namun persamaan kinetika Bangham tidak digunakan untuk mewakili penjerapan ion logam Cd. Oleh karena itu, digunakan persamaan orde satu Lagergen untuk mewakili proses penjerapan logam Cd. Persamaan orde satu Lagergen ini memiliki nilai R 2 sebesar 0,7433 dengan persamaan y = -0,013 x + 1,1168. Dari persamaan ini diperoleh koefisien persamaan orde satu Lagergen sebesar 0,0299. Gambar 4.7 Grafik Kinetika Adsorpsi Persamaan Orde Satu Lagergen untuk Penjerapan Ion Logam Cd Tabel 4.6 Persamaan dan R 2 dari Beberapa Persamaan Kinetika pada Penjerapan Ion Logam Cd Kinetika Persamaan R 2 Orde Satu Lagergen y = -0,013x + 1,1168 0,7433 k 1 = 0,0299 Orde dua y = -0,3291x + 17,202 0,0368 k = 0,0063 Difusi intra partikel y = 1,11x + 3,2413 0,6896 k i = 1,11 Bangham y = 1,5163x – 3,3699 0,8293 k m = 0,9826 Elovich y = 3,5566x – 8,8368 0,6822 ɑ = 0,2812 ß = 0,2963 Langmuir-Hinshelwood y = -0,0004x + 0,1066 0,2282 k o = 0,1066 k 1 = -0,0004 Penentuan kinetika adsorpsi untuk ion logam Fe dapat dilihat pada gambar 4.8. Gambar 4.8 merupakan kurva yang menunjukkan kinetika adsorpsi yang digunakan untuk penjerapan ion logam Fe dengan nilai R 2 yang diperoleh lebih mendekati nilai 1. Persamaan dan nilai R 2 dari berbagai persamaan kinetika adsorpsi dapat dilihat pada tabel 4.7. y = -0,013x + 1,1168 R² = 0,7433 -1 -0,5 0,5 1 1,5 20 40 60 80 100 120 140 lo g q e - q t t Universitas Sumatera Utara 40 Dari tabel 4.7 diperoleh bahwa dalam penjerapan ion logam Fe lebih sesuai menggunakan persamaan kinetika Bangham. Hal ini disebabkan nilai R 2 yang diperoleh sebesar 0,9508. Dari persamaan kinetika Bangham diperoleh nilai koefisien persamaan Bangham sebesar 1,3818. Persamaan Bangham merupakan persamaan kinetika umum yang digunakan untuk mempelajari tahap waktu terjadinya adsorpsi [25]. Dengan demikian persamaan Bangham dapat digunakan untuk mewakili proses penjerapan ion logam Fe dengan adsorben cangkang telur bebek. Gambar 4.8 Grafik Kinetika Adsorpsi Persamaan Bangham untuk Penjerapan Ion Logam Fe Tabel 4.7 Persamaan dan R 2 dari Beberapa Persamaan Kinetika pada Penjerapan Ion Logam Fe Kinetika Persamaan R 2 Orde Satu Lagergen y = -0,0112x + 0,9111 0,6912 k 1 = 0,0258 Orde dua y = 0,0742x + 8,2369 0,0053 k = 0,0007 Difusi intra partikel y = 0,7393x – 1,4041 0,6760 k i = 0,7393 Bangham y = 1,4373x – 3,2605 0,9508 k m = 1,3818 Elovich y = 2,499x – 5,6087 0,7124 ɑ = 0,2651 ß = 0,4002 Langmuir-Hinshelwood y = -0,0008x + 0,1134 0,2365 k o = -0,1134 k 1 = -0,0008 Menurut Nacera [6], penjerapan ion Fe dengan menggunakan adsorben cangkang telur ayam pada konsetrasi awal 10 mgL memiliki persamaan kinetika orde dua untuk penjerapannya. Hasil penjerapan ion Fe pada penelitian ini memiliki fenomena yang berbeda dengan Nacera [6]. Hal ini disebabkan berbedanya jenis dari adsorben yang digunakan serta konsentrasi awalnya. Konsentrasi awal yang digunakan dalam penelitian ini sebesar 12,5 ppm. Jika y = 1,4373x - 3,2605 R² = 0,9508 -3 -2 -2 -1 -1 1,5 3 lo g l o g C o C o -q t log t Universitas Sumatera Utara 41 ditinjau dari adsorbennya maka ada perbedaan kandungan antara cangkang telur ayam dan bebek. Selain itu, pada penelitian Nacera [8] memiliki variasi temperatur yaitu 20 C sampai 50 C pada proses adsorpsinya. Perbedaan temperatur ini akan mempengaruhi jenis kinetika adsorpsi yang digunakan. Gambar 4.9 sampai dengan gambar 4.14 merupakan grafik kinetika adsorpsi untuk ion logam Zn. Persamaan kinetika adsorpsi dan nilai R 2 dapat dilihat pada tabel 4.8. Akan tetapi, tidak ada persamaan kinetika adsorpsi yang sesuai karena nilai R 2 dari setiap persamaan tidak ada yang mendekati nilai 1. Menurut penelitian Nuryono [39], penjerapan Zn dan Cd memiliki persamaan kinetika yang sama yaitu persamaan kinetika orde satu Lagergen. Sedangkan tidak ada persamaan kinetika adsorpsi yang sesuai untuk penjerapan ion logam Zn dalam penelitian ini. Hal ini kemungkinan disebabkan karena ketidakseragaman adsorben yang digunakan dalam penjerapan ion logam Zn. Dengan ketidakseragaman ini membuat ion logam yang terjerap ke dalam adsorben menjadi tidak konsisten. Akan tetapi jika dilihat dari nilai R 2 yang diperoleh maka nilai R 2 yang tertinggi terdapat pada persamaan kinetika orde satu Lagergen. Dengan demikian persamaan kinetika orde satu Lagergen dapat digunakan untuk mewakili penjerapan ion logam Zn seperti yang digunakan dalam penelitian Nuryono [38]. Gambar 4.9 Grafik Kinetika Adsorpsi Persamaan Orde Satu Semu Lagergen untuk Penjerapan Ion Logam Zn y = -0,0106x + 0,5392 R² = 0,566 -1,5 -1 -0,5 0,5 1 20 40 60 80 100 120 140 lo g q e - q t t Universitas Sumatera Utara 42 Tabel 4.8 Persamaan dan R 2 dari Beberapa Persamaan Kinetika pada Penjerapan Ion Logam Zn Kinetika Persamaan R 2 Orde satu Lagergen y = -0,0106x + 0,5392 0,5660 k 1 = 0,0244 Orde dua y = 0,2990x + 7,2774 0,2295 k = 0,0123 Difusi intra partikel y = 0,5890x – 1,1657 0,3358 k i = 0,5890 Bangham y = 0,9644x – 2,2399 0,3794 k m = 13,2554 Elovich y = 1,8470x – 1,6780 0,3390 ɑ = 0,5414 ß = 0,7446 Langmuir-Hinshelwood y = -0,0002x + 0,1167 0,3653 k o = 0,1167 k 1 = -0,0002 Gambar 4.10 Grafik Kinetika Adsorpsi Persamaan Orde Dua untuk Penjerapan Ion Logam Zn Gambar 4.11 Grafik Kinetika Adsorpsi Persamaan Difusi Intra Partikel untuk Penjerapan Ion Logam Zn y = 0,299x + 7,2774 R² = 0,2295 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 10 20 30 t q t tq e y = 0,589x + 1,1657 R² = 0,3358 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 4 6 8 10 12 14 q t t 0,5 Universitas Sumatera Utara 43 Gambar 4.12 Grafik Kinetika Adsorpsi Persamaan Bangham untuk Penjerapan Ion Logam Zn Gambar 4.13 Grafik Kinetika Adsorpsi Persamaan Elovich untuk Penjerapan Ion Logam Zn y = 0,9644x - 2,2399 R² = 0,3794 -3 -2 -2 -1 -1 1 2 3 lo g l o g C o C o -q t log t y = 1,847x - 1,678 R² = 0,339 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 q t ln t Universitas Sumatera Utara 44 Gambar 4.14 Grafik Kinetika Adsorpsi Persamaan Langmuir – Hinshelwood untuk Penjerapan Ion Logam Zn

4.5 PENENTUAN ISOTHERM